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导读:微磁检测是一种全新的无损检测方法，于上世纪90年代末引进我国，是通过记录和分析产生在制件和设备应力集中区中的自有漏磁场的分布情况，来判定其表面和内部是否存在伤损缺陷。 1.前 言 铁路不仅是国民经济的命脉，而且与人民生活息息相关，铁路轨道的伤损和故障将直接关系到行车安全，动辄车毁人亡，会造成巨大经济损失和极其恶劣的社会影响。随着提速和重载的需要，对铁道线路的质量和安全相应地提出越来越高的要求，也引起国家领导人与相关部门的高度重视。 目前，铁路轨道的常规探伤采用超声波探伤法，但只限于标准轨，而道岔部位由于其截面不规则，超声波和其他传统探伤方法均无能为力，迄今尚是一个盲区，只能靠人工手锤敲和目视巡检解决。同时，超声波探伤法附加条件多：需要清理轨面，需要不断施加耦合剂—水（寒冬季节为防止水冻结，还需往水中添加酒精），需6至7人配合，操作繁琐、检测成本高、分辨率低、速度慢；另一方面，超声波法只能检出已经发生伤损的部位，而不能检出将要发生伤损或濒临伤损的部位，难以做到早期诊断、早期发现、早期预防。 因此，铁路部门非常需要一种行之有效的新方法，能够扩大检测范围、简化操作难度、降低检测成本、提高检测质量，实现早期预报，以提高线路科学养护水平，防患于未然。铁道部刘志军部长在2006年3月31日的全路运输安全电视、电话会议上讲道：“安全基础建设是一项长期而艰巨的任务，要积极探索新方式、新方法，不断深化安全基础建设……加大安全投入，推进技术创新，提高技术装备保安全的水平。” 2.微磁探伤检测技术的基本原理 微磁检测是一种全新的无损检测方法，于上世纪90年代末引进我国，是通过记录和分析产生在制件和设备应力集中区中的自有漏磁场的分布情况，来判定其表面和内部是否存在伤损缺陷。 断裂力学揭示：任何材料中都存在着由各种缺陷构成的微裂纹，在外力作用下，这些微裂纹的扩展导致材料的断裂。由于存在裂纹，材料中应力不均匀，在裂纹尖端产生应力集中，并且有特殊的分布，形成一个裂纹尖端的应力场，该区域腐蚀、疲劳、蠕动、错位、滑移等金属内部微观缺陷的改变过程更加迅速和剧烈，最终导致构件的损伤。因此，金属构件的应力集中是造成突发性疲劳破坏的重要原因，而查找和检测应力集中状态，尤其是导致伤损和破坏的临界应力集中状态便成了评估诊断机器和金属构件的强度、可靠性和寿命的一个重要依据。微磁探伤检测技术正好可以满足这种要求，它基于两个基本原理： （1） 缺陷磁畴结点磁场原理： 材料出现裂纹或坑点等缺陷时，其缺陷区磁畴结点在应力和地磁作用下发生不可逆的重新取向，对外显示磁性。因此，检测材料裂纹等缺陷磁畴结点发散到材料表面的磁场，就可推算出材料是否存在缺陷。这种检测技术既可检测表面裂纹等缺陷，又可检测内部缺陷，而且检测工艺简单，便于操作。 对材料的微观磁特性研究可知，在外力作用下，会使材料中的晶格组织发生变化，如错位、滑移等。当受力较大时，晶格发生不可逆变化，使磁畴结构破坏，位错线（如前所述材料中的微观裂纹缺陷）穿过磁畴区，使之分裂，形成新的沿分裂线的畴壁，缺陷具有强的各向异性磁性，有效的设置了畴壁势垒，阻止畴壁通过缺陷，形成磁畴结点。随着应力增大，畴壁势垒增强，于是出现磁荷聚集，形成磁畴固定结点，产生定向磁场源。畴壁势垒的磁状态不可逆变化在工作载荷消除后还会保留，且与最大作用应力有关。若此缺陷不再扩展，则其缺陷磁场强度保持不变。 当材料内部存在夹杂、气孔等其它原因形成的宏观缺陷时，也会破坏原来的晶格，引起磁各向异性，产生畴壁势垒，形成另一类磁畴固定结点。 |
